開題報告(李倫)

經(jīng)典word整理文檔，僅參考，雙擊此處可刪除頁眉頁腳。本資料屬于網(wǎng)絡整理，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除，謝謝！遼寧工程技術(shù)大學本科畢業(yè)設計論文開題報告題目基于光纖傳感器的分布式液位測控系統(tǒng)指導教師院（系、部）專業(yè)班級高姬電氣與控制工程學院自動化07-30705010305李倫學姓日號名期2010.03.10一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀選題的目的：本文的目的為設計一種基于光纖液位傳感器，以單片機為核心的高精度液位測控系統(tǒng)，該系統(tǒng)應具有性價比高，可靠性和實時性好，精度高，本質(zhì)安全和易于維護等特點。選題的意義：近年來,隨著計算機、光纖、傳感器等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,有關光纖液位傳感系統(tǒng)應用于液位測量的報告很多,蝕和抗干擾能力強等特點,得到廣泛應用。國外已經(jīng)應用先進的光纖液位測控系統(tǒng),且能滿足測量精度要求,在目前過程控制領域中液位控制的研究引起廣泛關注，隨著集成電路規(guī)模日趨大型化、復雜化,各種復雜的液位控制系統(tǒng)已成為的一個研究熱點。單片機以其控制精度高,性能穩(wěn)定、可靠,設置操作方便,造價低等特點,應用到液位系統(tǒng)的控制之中,不但保證了系統(tǒng)的準確性和可靠性,展,單片機的應用也從獨立的單機向網(wǎng)絡發(fā)展,由PC機和多臺單片機構(gòu)成的多機網(wǎng)絡測控系統(tǒng)已成為單片機技術(shù)發(fā)展的一個方向。在一個大型的應用系統(tǒng)中,通常由單片機完成數(shù)據(jù)的采集和上傳,后臺則通過PC機對數(shù)據(jù)進行分析并處理，在這樣的系統(tǒng)中,單片機系統(tǒng)一般稱之為下位機,由PC機、網(wǎng)絡設備、數(shù)據(jù)庫服務器組成的后臺應用部分則統(tǒng)稱,充分發(fā)揮了單片機在據(jù)庫管理上的優(yōu)點,使得單片機的應用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動監(jiān)測或控制,而形成了向以網(wǎng)絡為核心PC機和單片機之間的數(shù)據(jù)通信在具體應用中的作用越來越重要。研究現(xiàn)狀及趨勢,許多生產(chǎn)領域,不但對液位測量精度要求高,還需要測量儀表很好地適應工業(yè)現(xiàn)場的特殊環(huán)境,例如高溫、高壓、強腐蝕性、強放射性的場合,以及遠距離傳送和在密閉壓力容器內(nèi)使用等情況。自20世紀80年代開始,由于微電子計算機、光纖、超聲波等高科技的迅猛發(fā)展,在液位自動檢測領域出現(xiàn)了種類多樣的測量手段,并且其功能越來越完善,各項性能指標越來越易于適應工業(yè)生產(chǎn)的要求,趨于自動化、智能化。目前,國內(nèi)已有許多廠家生產(chǎn)光纖液位計,其中武漢中光光電有限公司生產(chǎn)的光纖液位計可在小于0.1ｍｍ液位的變化條件下,觸發(fā)信號輸出,并自動跟蹤光、電信號,經(jīng)過CPU處理后直接輸出標準信號供給二次儀表,學研制的光纖液位計,用于液位檢測時精度可達±1ｍｍ,響應時間小于0.01ｓ,最大可傳輸距離為5ｋｍ。目前市場上出現(xiàn)了許多新的光纖液位計。已用于工業(yè)生產(chǎn)過程的有:,采用全光路補償方法和多種溫度補償技術(shù),使得光纖液位計具有自動補償性能,克服了光源強度起伏和環(huán)境溫度變化這2個主要因素對結(jié)構(gòu)式強度型光纖液位計測量精度的影響。,實現(xiàn)了現(xiàn)場全光無電在線檢測功能,其輸出信號與光強變化無關,具有很好的穩(wěn)定性和抗干擾能力。(3)反射式動柵光纖液位計。該液位計的光源、光纖、探測器位于光敏元件的同一側(cè),輸入、輸出共用1根光纖束,結(jié)構(gòu)簡單、易于測量、成本較低,適用于大型液體貯罐的液位測定。其它還處于研制開發(fā)階段的光纖液位計有棱鏡式光纖液位計、斜面單光纖液位計。近年來,微電子技術(shù)的發(fā)展使得液位檢測技術(shù)發(fā)生了根本性變化。新的檢測原理與電子部件的應用使得液位計更趨向小型化和微型化,特別是一些小型現(xiàn)場液位開關發(fā)展極快,如光纖液位計,由于沒有可動部件,所以可靠性高,不僅可現(xiàn)場顯示,而且可以發(fā)出控制,液位檢測也正向著智能化方向發(fā)展,在液位測量領域內(nèi)廣泛應用微處理技術(shù),以實現(xiàn)故障診斷和報警功能,提高測量的精確度、可靠性、安全性和多功能化。在應用和設計液位計時盡量實現(xiàn)不接觸式或不滲透式測量,如雷達液位計,從而提高探頭對惡劣環(huán)境的抵抗能力,以便在惡劣環(huán)境下準確、可靠地工作。隨著計算機應用的普及,直接輸出數(shù)字信號的數(shù)字化液位傳感器已成為這一領域儀表的發(fā)展趨勢;隨著納米技術(shù)、生物工程技術(shù)的發(fā)展,納米技術(shù)和生物技術(shù)在液位測量中的應用也將會日益增多?？偟膩碚f,液位計必將向著微型化、高精度、適用范圍廣、低功耗、智能化方向發(fā)展。二、研究方案及預期結(jié)果（一）研究方案六通道編程放大器光電轉(zhuǎn)換除法器基于光纖傳感器的分布式液位測控系統(tǒng)（如圖一所示）可以大致分為以下幾個部分：1.采集到的信號轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號并送入單片機。具體方案：光纖位移傳感器探頭置于監(jiān)測容器的被測液體上方,從控制室發(fā)出光信號,由光纖傳輸?shù)焦饫w探頭處射在液體界面上;反射光經(jīng)光纖傳到光電檢測器(光電二極管),將光信號轉(zhuǎn)換成電壓信號,該電壓信號與光強度成正比;經(jīng)過功率放大器放大后,將反射信號和參考信號送入一個模擬除法器,除法器輸出的電壓信號與液面高度成正比;將多路該電壓信號送入數(shù)據(jù)處理單元。2.高度值進行比較，高出預定值或者低于預定值將會發(fā)出不同的控制信號來控制執(zhí)行部分從而能夠達到控制液位的目的。同時還能夠通過鍵盤設定不同的液位值來進行調(diào)整，并在數(shù)碼管上顯示當前液位值，達到精確控制的目的。具體方案：多路電壓信號送入MCP6S26型6通道增益可編程放大器的輸入通道后,由單片機控制依次選通;將選通路的電壓模擬量送入MAX1224型12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換器,經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后以串型數(shù)據(jù)形式將各點高度對應的電信號轉(zhuǎn)化為12位數(shù)字編碼,送入單片機微處理器;處理結(jié)果送至執(zhí)行機構(gòu)。3.執(zhí)行機構(gòu)。該機構(gòu)采用的是一個能夠通過提供其電流大小來控制通過其中的液體流量的控制閥。如果單片機分析得出即時的液體高度比預定值低許多時，就會最終輸出一個數(shù)值比較大的電流，來控制流量閥在單位時間內(nèi)通過更多的液體，使液體高度盡快地回復到所需液位高度值。反之，開啟排水閥進行調(diào)整。具體方案：將數(shù)據(jù)處理單元得到的液位信息傳到液晶顯示端口顯示;液晶顯示屏循環(huán)顯示各測量點的液位高度和測量點編號;單片機程序中設置液位上下限后,當某一測量點液位達到設定值時,單片機驅(qū)動蜂鳴器及LED報警并驅(qū)動外接設備進行相應操作;報警時,液晶顯示屏顯示超限位置的編號和超限方式超高或超低。4.多機通信單元。要建立一個一對多的多機串行通信平臺，即一臺PC機與多個單片機之間進行多機互聯(lián)，PC及主機與從機之間的數(shù)據(jù)傳輸。具體方案：單片機通過PDIUSBD12型USB接口芯片與PC機連接,傳輸過程采用標準USB1.1協(xié)議,將各測量點編號和高度編碼高速傳給PC;PC;當液位超限時,PC機的軟件系統(tǒng)彈出報警對話框顯示超限位置編號和超限形式。（二）預期結(jié)果設計完成具有性價比高，可靠性和實時性好，精度高，本質(zhì)安全和易于維護等特點的基于光纖傳感器的分布式液位測控系統(tǒng)。達成本科生畢業(yè)論文一篇。控制系統(tǒng)可行性市場分析。三、研究進度9．第17周：進行畢業(yè)答辯。四、主要參考文獻[3]陸石輝,邱瑞鑫,黃少先.雷達液位計測量系統(tǒng)及應用[Ｊ].廣東水利電力職業(yè)技術(shù)學院學報,2008[4]鄭龍江,楊影.新型光纖液位測量系統(tǒng)的研究.傳感器技術(shù).2001,20.[5]張麗紅,李艷萍,侯桂鳳,等.一種強度補償反射式光纖位移傳感器的研究.農(nóng)機化研究,2006[6]李福進,張淑卿,陳至坤.新型光纖液位測量系統(tǒng)的研究.儀表技術(shù)與傳感器,2006[7]周立功.PDIUSBD12固件編程與驅(qū)動開發(fā).北京:北京航空航天大學出版社,2003.[8]陳霞,白小軍.基于單片機的液位監(jiān)控系統(tǒng)[J].武漢理工大學學報,2007[9]胡漢才.單片機原理及其接口技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,1996.[10]劉華東.單片機原理與應用[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003.[11]何希才.傳感器及其應用實例[M].北京:機械工業(yè)出版社,2004.[12]付曉光.單片機原理與實用技術(shù)[M].北京:清華大學出版社,2004[13]LIUYQ,GUOZY,ZHKNGY.SimultaneouspressureandtemperaturemeasurementwithpolymercoatedfiberBragggrating.ElectronLett,2000[14]XIEF,WANGHQ.Afiber